JP4455501B2 - 自動旋盤 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は，相対的に移動が可能な主軸及び刃物台を有し、前記主軸の先端のチャックに把持させた材料を前記刃物台に装着した工具で加工する自動旋盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ（数値制御）自動旋盤のように、種々の自動旋削加工を実施できる工作機械（以下、自動旋盤と総称する）の中には、工具による加工位置の近傍にガイドブッシュを設け、主軸先端のチャック（主軸に設けたチャックを「主軸チャック」と記載することがある）に把持された長尺棒状の材料（以下、棒材と称する）の先端を前記ガイドブッシュに支持させて加工を行うものが知られている（例えば、特開平４−１１５８０４号公報参照）。
ガイドブッシュを使用した棒材の加工は、旋削加工中に棒材の先端の被加工部位に振れが生じないように支持し、それにより長尺な棒材から、長細い製品であっても連続的にかつ高精度に加工することができるという利点がある。
【０００３】
しかしながら、ガイドブッシュを備えた自動旋盤は、上記したような利点はあるものの、ガイドブッシュと棒材との間に微小ながら隙間があるため、この隙間のために棒材ががたつき、さらに高精度な加工を要する製品の加工には適さないという問題がある。
また、棒材の寸法が少なくとも主軸前端のチャックによる把持位置とガイドブッシュ近傍の加工位置までの距離よりも長いことが条件とされるため、これよりも短尺の棒材の加工を行うことができないという問題がある。また、長尺の棒材の加工を行うと、前記把持位置と前記加工位置との間の材料が残材になるという問題がある。
このように、ガイドブッシュを備えた自動旋盤は、一定以上の長さを有する棒材の加工に用途が限られことから、設備コストと加工コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
一方、比較的短尺の製品で、かつ、高精度な加工を行う場合や、切削負荷の高い加工条件で加工を行う場合は、ガイドブッシュを適宜に取り外し、ガイドブッシュを用いた加工からガイドブッシュを用いない加工への切り替えを可能にした自動旋盤も提案されている（例えば、特開平９−２２５７０３号公報参照）。
しかしながら、この文献に記載の技術では、ガイドブッシュ無しで加工を行う際には、主軸の先端をガイドブッシュの代わりに取り付けた保護孔に挿入させる必要がある。そこで、主軸台から主軸の先端を一定長さ突出させているが、主軸台から突出させた部分には支持が無いため、主軸先端がオーバーハングした状態となって剛性が低下し、ガイドブッシュを使用しないで加工を行う必要のある比較的短尺でかつ高い加工精度が要求される製品を加工する場合や、高い切削負荷で加工を行う場合に、主軸の先端が撓んで加工精度を低下させるという問題がある。
【０００５】
また、高い切削負荷で加工を行う際の精度を高めるために、主軸台に保持された主軸の先端に、チャック機能を備えたガイドブッシュを保持させ、前記主軸内に、チャックを備えた材料送り軸を主軸に対して移動可能に設けた主軸台移動型の旋盤が提案されている（例えば、特許第２７５０３５６号参照）。
しかし、この文献に記載の技術によっても、上記した残材が発生するという問題を解決することはできない。また、ガイドブッシュのチャックを開閉させるための機構と、主軸チャックを開閉させるための機構とが必要になり、自動旋盤の構成が複雑化するうえ、主軸の長さも長くなって、機械全長が大きくなるという新たな問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、材料と同じ速度で回転するガイドブッシュを備え、このガイドブッシュを使用して材料の加工を行う場合と、ガイドブッシュを使用しないで材料の加工を行う場合とで切り替えが容易にでき、ガイドブッシュを使用しないで材料の加工を行う場合にも、主軸を先端又は先端近傍までしっかりと支持して機械剛性を高めることで、加工精度を低下させることのない、簡素でコンパクトな構成であるとともに、上記の切り替え作業を、自動旋盤のメーカー等の担当者でなくても利用者が簡単に行うことのできる自動旋盤の提供を目的とする。
【発明の開示】
【０００７】
本発明の目的を達成するために、本発明は、回転駆動自在に支持された主軸と、
前記主軸の先端側に設けられたガイドブッシュ支持台と、このガイドブッシュ支持台に着脱可能に取り付けられるガイドブッシュとを有する自動旋盤において、
前記ガイドブッシュが取り外された前記ガイドブッシュ支持台に、前記主軸の先端を回転自在に取り付けて支持させるとともに主軸軸線方向に移動しないように固定する主軸固定手段を有し、前記ガイドブッシュ支持台に前記ガイドブッシュを取り付けた状態で、前記ガイドブッシュにより前記材料を案内しつつ行う加工と、前記ガイドブッシュ支持台から前記ガイドブッシュを取り外した状態で、前記主軸の先端側をガイドブッシュ支持台に支持させて行う加工とを切り替える構成としてある。
【０００８】
この構成によれば、ガイドブッシュを使用して加工を行う場合には、主軸チャックに材料を把持させ、材料の先端をガイドブッシュに支持させた状態で、主軸移動手段によって主軸とともに材料を移動させながら、刃物台に装着した工具で所定の加工を行う。
ガイドブッシュを使用しないで材料の加工を行う場合には、ガイドブッシュをガイドブッシュ支持台から取り外し、主軸をガイドブッシュ支持台の内部まで移動させて所定位置に位置決めする。そして、主軸固定手段で、主軸をガイドブッシュ支持台に対して固定し、ガイドブッシュ支持台の内部での進退移動を規制するとともに、所定位置に位置決めした状態で固定する。そのため、主軸先端までガイドブッシュ支持台で支持させることが可能になり、主軸先端の機械剛性を高めて高精度な加工が可能になる。
ここで、「主軸軸線方向に相対的に移動が可能」とは、刃物台に装着した工具が、主軸に把持された材料に対して切り込み方向に移動しつつ主軸軸線方向に移動しながら前記材料の加工を行う場合又は刃物台に装着した工具を切り込み方向にのみ送り、材料を主軸とともに主軸軸線方向に移動させながら加工を行う場合が含まれるものとする。
この場合、前記ガイドブッシュ支持台の進退移動を案内するガイドと、前記ガイドブッシュ支持台を所定位置に位置決めして固定する支持台固定手段とを有し、前記支持台固定手段による前記ガイドブッシュ支持台の固定を解除したときに、前記ガイドブッシュ支持台が前記ガイドに沿って移動可能とし、前記ガイドブッシュを取り外した状態で、前記主軸を回転自在に支持する進退移動自在な主軸台と前記ガイドブッシュ支持台とを一体に進退移動させながら、前記主軸の先端に把持させた材料の加工を行うようにしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、ガイドブッシュをガイドブッシュ支持台から取り外して主軸とガイドブッシュ支持台とを固定状態にし、支持台固定手段によるガイドブッシュ支持台の固定を解除すると、ガイドブッシュ支持台が主軸とともに移動可能になる。
すなわち、ガイドブッシュ支持台を自動旋盤の移動主軸台として機能させて加工を行うことが可能になる。
【００１０】
前記ガイドブッシュ支持台をベッド上で固定する支持台固定手段としては、前記ベッド上に位置決めして固定された位置決め部材と、この位置決め部材と前記ガイドブッシュ支持台とを連結するボルトとから構成することができる。
また、前記位置決め部材と前記ガイドブッシュ支持台との間に所定幅のスペーサを介在させ、前記ガイドブッシュを取り付けたとき又は前記ガイドブッシュを取り外したときに、前記ガイドブッシュ又は前記主軸先端の位置を調整できるように構成してもよい。
前記位置決め部材は、前記主軸の先端に把持された前記材料を加工する工具を装着した刃物台を支持する刃物台を支持する刃物台基台であってもよい。
【００１１】
また、本発明においては、前記ガイドブッシュ支持台に設けられ、前記ガイドブッシュを回転させるガイドブッシュ駆動手段を設けてもよい。このようにすることで、ガイドブッシュはガイドブッシュ駆動手段によって回転され、主軸は主軸駆動手段によって回転されるようになる。そして、両駆動手段を同期駆動させる制御手段によってガイドブッシュと主軸とは同期した速度で回転される。そのため、ガイドブッシュと材料との間に速度差が生じることに起因するかじりや焼き付きが生ぜず、高速回転での加工が可能になる。この場合、前記主軸の先端側を前記ガイドブッシュ支持台に回転自在に支持する支持部材と前記主軸との間に前記支持部材の回転を前記主軸に伝達する回転伝達手段を設け、前記ガイドブッシュを取り外した際に、前記主軸と前記支持部材とが一体になって回転するように構成してもよい。
【００１２】
この構成によれば、ガイドブッシュを回転させるガイドブッシュ駆動手段の駆動力を、主軸回転のための駆動手段として利用することが可能になり、ガイドブッシュ回転用のガイドブッシュ駆動手段と、主軸回転用の主軸駆動手段とを適宜に使い分けて、省エネや回転力の向上を図ることが可能である。
【００１３】
前記制御手段は、前記ガイドブッシュを使用しないで前記材料の加工を行う際の切削条件に応じて、前記主軸を回転させる主軸駆動手段及び前記ガイドブッシュ駆動手段の両方の駆動を制御することが可能である。例えば、切削負荷の大きい重切削の場合には、ガイドブッシュ駆動手段と主軸駆動手段の両方を最大出力で駆動制御して加工を行うことができる。また、切削負荷の小さい軽切削の場合には、主軸の回転に必要な駆動力をガイドブッシュ駆動手段及び主軸駆動手段の両方に分担させて加工を行うことができる。そして、これにより、駆動手段の発熱量をガイドブッシュ駆動手段及び主軸駆動手段の二箇所に分散させることができ、主軸台及びガイドブッシュ支持台の加熱を抑制することができる。
【００１４】
さらに、前記ガイドブッシュを取り外した際に、前記主軸から前記主軸チャックとこの主軸チャックを開閉させるカム部材とを取り外して、前記主軸チャック及び前記カム部材を前記主軸の先端側を前記ガイドブッシュ支持台に回転自在に支持する支持部材の先端内側に位置させるとともに、前記支持部材に、前記材料を把持させる際の前記主軸チャックの位置決めを行うチャック位置決め部材を取り付けて、加工の際に前記材料を把持する主軸のチャック機構と同様の機構を前記支持部材に組み込んだ構成としてもよい。
【００１５】
この構成によれば、ガイドブッシュを取り外した後は、支持部材が主軸として機能し、支持部材の内部に組み込まれた主軸チャックとカム部材とがチャック機構を構成するので、ガイドブッシュを取り外しても材料を把持する主軸先端の剛性を高い状態で維持することができる。
また、前記ガイドブッシュを前記ガイドブッシュ支持台から取り外したときに、前記主軸を回転自在に支持する進退移動自在な主軸台と前記ガイドブッシュ支持台とを連結手段で連結する構成としてもよい。
このようにすることで、ガイドブッシュを使用しないで材料の加工を行う際に、主軸に作用する負担を軽減することができる。
【００１６】
本発明は上記のように構成されているので、ガイドブッシュの着脱が容易で、ガイドブッシュを用いて加工を行う場合と、ガイドブッシュを用いないで加工を行う場合とで、一台の自動旋盤を切り替えることで迅速に対応することができ、設備コストや加工コストの削減を図ることができる。そして、ガイドブッシュを用いた場合には、細長い製品であっても連続的にかつ比較的高精度に加工を行うことができる。
また、ガイドブッシュを用いない場合には、主軸を前記ガイドブッシュ支持台の所定位置に位置決め固定するか、前記支持部材の先端に、加工の際に材料を把持する主軸チャック機構を組み込んで、前記支持部材を新たな主軸として機能させることで、剛性のある主軸構成とすることができる。そのため、比較的短尺の製品を高精度に加工することができ、さらに、高い切削負荷で加工を行うことができる。
さらに、ガイドブッシュを用いないで材料の加工を行う際に、ガイドブッシュ駆動手段と主軸駆動手段とを適宜に使い分けることで、省エネや回転力の向上を図ることができるほか、これら駆動手段の熱による加工精度の低下の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の自動旋盤の一実施形態にかかり、図１（ａ）は、ガイドブッシュ支持台及び主軸台を含む主要部の構成を説明する断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の主軸台の正面図である。
【図２】 図１のガイドブッシュ支持台部分を拡大した図である。
【図３】 主軸駆動用のモータ及びガイドブッシュ駆動用のモータの駆動を制御する制御装置のブロック図である。
【図４】 図１及び図２の自動旋盤からガイドブッシュを取り外し、ガイドブッシュを備えない自動旋盤へ切り替える切り替え手順を説明する図である。
【図５】 図４の手順に連続する切り替え手順を説明する図である。
【図６】 切り替え後の自動旋盤の主軸台を含む主要部を示す断面図である。
【図７】 図７（ａ）は切り替え前におけるガイドブッシュ支持台の後端部分及び主軸台の前端部分を拡大した断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の要部をさらに拡大した断面図である。
【図８】 主軸後端を支持する軸受部分を拡大した断面図である。
【図９】 切り替え後におけるガイドブッシュ支持台と主軸台との連結部分を拡大した断面図である。
【発明を実施する為の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の自動旋盤の一実施形態にかかり、図１（ａ）は、ガイドブッシュ支持台及び主軸台を含む主要部の構成を説明する断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のガイドブッシュ支持台の正面図である。
なお、以下の説明で「前」というときには、棒材を把持する主軸チャックを設けた主軸の前端側、つまり、図１（ａ）において左側を指し、「後」というときには、主軸の後端側、つまり、図１（ａ）において右側を指すものとする。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、この実施形態の自動旋盤は、図示しないベッド上に設けられたスライドガイド２と、このスライドガイド２上で前後方向に移動自在な主軸台６と、この主軸台６の前方に配置され、スライドガイド２上で前後方向に移動可能なガイドブッシュ支持台１と、主軸台６に回転自在に支持され、かつ、ガイドブッシュ支持台１に対して前後方向に進退移動自在に設けられた主軸３と、主軸３の前方かつ同一の軸線Ｃ上でガイドブッシュ支持台１に回転自在に設けられたガイドブッシュ４と、このガイドブッシュ４から突出させた棒材の加工を行う工具Ｔを複数装着した刃物台５と、主軸台６の後部に設けられ、主軸３の前端に取り付けた主軸チャックであるコレットチャック３２の開閉を行うコレット開閉部６１と、主軸３を主軸台６とともに前後方向に進退移動させる主軸移動部７とを有している。
スライドガイド２は、図１（ｂ）に示すように、ガイドブッシュ支持台１及び主軸台６の下部両側に平行に配置され、スライドガイド２よりも下方に設けられた主軸移動部７によって、主軸台６及びガイドブッシュ支持台１がスライドガイド２に案内されながら、前後に円滑に進退移動できるようになっている。
【００１９】
図２は、図１（ａ）のガイドブッシュ支持台を拡大した図である。
ガイドブッシュ支持台１の内部には、ガイドブッシュ駆動手段であるモータ１１が組み込まれ、このモータ１１のロータ１１ａに、軸線Ｃを中心として回転する支持部材としてのガイドスリーブ１２が取り付けられている。ガイドスリーブ１２は、ガイドブッシュ支持台１の前端側及び後端側で、軸受１３，１３によって回転自在に支持されている。ガイドスリーブ１２の前端側を支持する軸受１３は、ガイドブッシュ支持台１の前端に取り付けられた軸受ホルダ１４によって保持されている。従って、ガイドスリーブ１２の前端は、軸受１３及び軸受ホルダ１４によって支持されることになる。
ガイドブッシュ４は、ガイドスリーブ１２の前端に、ガイドブッシュ取付手段である筒状のアタッチメント４１を介して、取り付けられる。このアタッチメント４１は、ガイドブッシュ４の本体部分が収容される大径孔部４１ａと、この大径孔部４１ａの後方に形成され、ガイドブッシュ４の胴部に形成された螺子部と螺合する小径孔部４１ｂとを有している。
ガイドブッシュ４は、本体部分をアタッチメント４１の大径孔部４１ａに挿入し、胴部に形成された螺子部を小径孔部４１ｂに挿通させて突出させ、ナット４２を前記螺子部に螺合させて締め付けることで、アタッチメント４１に取り付けられる。そして、ガイドブッシュ４が取り付けられたアタッチメント４１は、ガイドスリーブ１２に前端側から挿入された後、複数本のボルト４３によって、ガイドスリーブ１２の前端に着脱可能に取り付けられる。また、アタッチメント４１の外側には、切削屑等の異物がガイドスリーブ１２とアタッチメント４１との間の隙間からガイドブッシュ支持台１の内部に侵入しないようにするために、筒状のカバー４５が取り付けられる。このカバー４５は、複数本のボルト４６によって、軸受ホルダ１４の前端面に取り付けられる。
【００２０】
刃物台５は、図示しないベッドに固定された刃物台基台５１と、この刃物台基台５１のガイド５２に案内されながら刃物台基台５１に対してＹ方向（紙面に直交する方向）に進退移動自在なサドル５３と、このサドル５３に設けられたガイド５４に案内されながら、サドル５３に対してＸ方向（図の上下方向）に進退移動自在な刃物装着部５５とを有する。複数の工具Ｔは、刃物装着部５５に櫛歯状に配列されて取り付けられる。そして、刃物装着部５５をＹ方向に移動させて複数の工具Ｔの中から加工に使用する所定の工具Ｔの割り出しを行い、当該工具Ｔの刃先をガイドブッシュ４の近傍に位置させて棒材の加工を行う。
【００２１】
なお、ガイドブッシュ支持台１は、複数本のボルト１５によって刃物台基台５１に取り付けられていて、ガイドブッシュ４を使用して棒材の加工を行う場合は、スライドガイド２上で移動しないように、つまり固定状態とされている。
また、この実施形態のように、ガイドブッシュ支持台１を刃物台基台５１に取り付けてその移動を規制する場合は、ガイドブッシュ支持台１から刃物台基台５１に熱が伝わらないようにするために、ボルト１５はセラミック等の低伝熱性の材料で形成したものを用いるとよい。また、ガイドブッシュ支持台１と刃物台基台５１との接触部に、低伝熱性の材料で形成したスペーサ５８を介在させるとよい。
【００２２】
主軸３には、軸線Ｃ上に貫通孔３ａが形成され、この貫通孔３ａの前端に、棒材を把持するコレットチャック３２が取り付けられている。コレットチャック３２は、筒状のコレットスリーブ３４の前端に挿入され、このコレットスリーブ３４とともに主軸３の前端部に挿入される。そして、コレットチャック３２及びコレットスリーブ３４の前端部分を収容するキャップナット３３を、主軸３の前端の外周面に形成された螺子部３ｂに螺合させて締め付けることで、コレットスリーブ３４及びコレットチャック３２が主軸３から脱出しないように
規制される。
コレットスリーブ３４の前端の内周面には、コレットチャック３２を開閉させるためのカムが形成されている。また、コレットスリーブ３４は、主軸３に取り付けたキャップナット３３の内部で若干の進退移動が可能で、コレットチャック３４に対してコレットスリーブ３４が進退移動することにより、前記カムによってコレットチャック３２の開閉が行われる。
コレットスリーブ３４の進退移動は、コレットスリーブ３４の後方に設けられたドローバ３５（図１参照）によって行われる。このドローバ３５の内部には、軸線Ｃ上に棒材が挿通できる貫通孔が形成されている。ドローバ３５の前端は、コレットスリーブ３４の後端に突き当てられていて、ドローバ３５が前進してコレットスリーブ３４を前方に押すと、コレットスリーブ３４のカムがコレットチャック３２を閉塞させる。また、コレットスリーブ３４の内部には戻しばね３４、ａが設けられていて、コレットチャック３２を常時キャップナット３３に押し付ける方向、つまり前方に付勢している。そして、ドローバ３５が後退すると、この戻しばね３４ａによりコレットスリーブ３４がコレットチャック３２に対して押し戻されて、コレットチャック３２を開放させる。ドローバ３５の進退移動は、主軸３の後端側のハウジング６０の内部に設けられた公知のコレット開閉部６１によって行われる。
ハウジング６０の前端には、図１に示すように、軸受ホルダ６４によって軸受６２が取り付けられている。主軸３の後端は、この軸受６２によって回転自在に支持されている。また、主軸３の外周面には、軸受６２よりも前方に段部３９が形成されていて、この段部３９と主軸３の後端から螺入されたナット６３とで軸受６２を前後から挟持している。
また、主軸台６の内部には、主軸３を回転させる主軸駆動手段としてのモータ８が組み込まれている。このモータ８の駆動は、モータ７３及びモータ１１とともに、自動旋盤の制御装置によって制御される。
【００２３】
図３は、モータ８及びモータ１１の駆動を制御する制御装置のブロック図である。
図３に示すように、この制御装置１２０は、自動旋盤の制御装置（ＣＰＵ）からの指令に基づいた速度信号を出力する速度処理部１２１と、この速度処理部１２１からの出力信号に基づいてモータ８を駆動させるサーボ処理部１２２とを有する第一の制御系と、制御装置（ＣＰＵ）からの指令に基づいた速度信号を出力する速度処理部１２３と、この速度処理部１２３からの出力信号に基づいてモータ１１を駆動させるサーボ処理部１２４とを有する第二の制御系とを有している。図３に示す例では、モータ８，１１のそれぞれに対応する速度処理部１２１，１２３を設けているが、モータ８，１１において共通の速度処理部を一つ設けるものとしてもよい。
【００２４】
上記の制御装置１２０では、モータ８及びモータ１１の駆動指令が出力されると、ＣＰＵはモータ８及びモータ１１の駆動を同期させるように、指令信号を速度処理部１２１及び速度処理部１２３に送信する。
このように、主軸３に作用する負荷を二つのモータ８，１１に分散させることで、モータ８，１１の個々の発熱量を抑制することができ、主軸台６及びガイドブッシュ支持台１のそれぞれの温度上昇を最小にすることができる。また、主軸３の前端側と後端側に配置された二つのモータ８，１１で、負荷を均等に分散させながら主軸３を回転させるので、主軸３の前端側と後端側の捩れを抑制することができる。
さらに、モータ８，１１の両方を最大出力で駆動させることで、重切削にも対応することが可能である。
【００２５】
主軸３は、モータ８のロータ８ａに取り付けられている。図１に示すように、主軸台６の前端には軸受ホルダ６５が取り付けられ、この軸受ホルダ６５に進退移動しないように保持された軸受６６によって、主軸３が支持されている。
そして、主軸３の途中部位に螺入された軸受押え用のナット３８が、軸受６６の後方に形成された主軸３の段付部に軸受６６を押し付けることで、軸受ホルダ６５及び軸受６６を介して、主軸台６に対する主軸３の進退移動が規制される。
主軸台６は、スライドガイド２に案内されながら軸線Ｃと同方向に進退移動自在で、この主軸台６とともに主軸３を進退移動させる主軸移動部７が、主軸台６の下方に設けられている。
主軸移動部７は、軸線Ｃと同方向に伸びる螺子軸７１と、この螺子軸７１を回転させるモータ７３と、螺子軸７１に螺入されたナット７２とを有している。主軸台６は、ナット７２に連結されていて、モータ７３の駆動にともなう螺子軸７１の回転によって、ナット７２とともに軸線Ｃと同方向に進退移動する。
【００２６】
上記構成の自動旋盤においては、主軸３の後端から、貫通孔３ａを挿通させて棒材が供給される。次いで、棒材の前端をガイドブッシュ４から所定長さ突出させた状態でドローバ３５を前進させ、コレットチャック３２を閉じて棒材を把持させる。この後、モータ８とモータ１１とを同期駆動させて、主軸３とガイドブッシュ４とを同じ速度で回転させる。そして、主軸移動部７のモータ７３を駆動させて、主軸３とともに棒材を軸線Ｃと同方向（Ｚ方向）に所定長さずつ送りながら、工具Ｔで所定の加工を行う。
【００２７】
次に、上記構成の自動旋盤からガイドブッシュ４を取り外し、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤へ切り替える切り替え手順を、図４及び図５を参照しながら説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、刃物装着部５５をＸ方向に移動させて、切り替え作業に支障を与えない位置まで、工具Ｔをガイドブッシュ４から遠ざける。
次いで、図４（ｂ）に示すように、ボルト４６を取り外してカバー４５を軸受ホルダ１４から取り外すとともに、ボルト４３を取り外して、アタッチメント４１とガイドブッシュ４とをガイドスリーブ１２から取り外す。
また、主軸移動部７のモータ７３を駆動させて主軸台６とともに主軸３を後退させ、主軸台６とガイドブッシュ支持台１との間に十分なスペースを確保する。モータ７３を駆動させる代わりに、手動で主軸台６を後退させてもよい。主軸台６を後退させると、主軸３の前端がガイドスリーブ１２から脱出して、主軸台６とガイドブッシュ支持台１との間に位置する。この状態で、図４（ｃ）に示すように、キャップナット３３を主軸３の前端から取り外し、コレットチャック３２をコレットスリーブ３４とともに、主軸３の貫通孔３ａから引き抜く。
【００２８】
次いで、図５（ａ）に示すような筒状の主軸連結ナット３７を準備し、ガイドスリーブ１２の後端に挿入して取り付ける。主軸連結ナット３７は、ガイドスリーブ１２の内径よりも若干小さい外径を有し、かつ、主軸３の外径と同一の内径を有するナット本体部分３７ａと、この本体部分３７ａの後端部の外周面に形成され、ガイドスリーブ１２の後端の内周面に形成された螺子部１２ａと螺合する螺子部３７ｂと、本体部分３７ｂの後端の開口周縁に形成されたフランジ部３７ｃと、本体部分３７ａの前端部の内周面に形成され、主軸３の前端の螺子部３ｂと螺合する螺子部３７ｄと、本体部分３７ａの前端の開口周縁に、径方向内側に向けて形成された環状の張り出し部３７ｅとを有している。
上記構成の主軸連結ナット３７をガイドスリーブ１２の後端に挿入して螺子部３７ｂと螺子部１２ａとを螺合させ、フランジ部３７ｃがガイドスリーブ１２の後端面に当接するまで締め付けることで、主軸連結ナット３７がガイドスリーブ１２に取り付けられる。
【００２９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ガイドブッシュ支持台１と刃物台基台５１とを連結している複数本のボルト１５を取り外して、ガイドブッシュ支持台１の固定を解除する。これにより、ガイドブッシュ支持台１がスライドガイド２上で進退移動自在になるので、ガイドブッシュ支持台１を手作業で主軸台６に向けて移動させながら、主軸連結ナット３７に主軸３の前端を挿入させる。さらに、主軸３を回転させながら、主軸連結ナット３７の螺子部３７ｄと主軸３の螺子部３ｂとを螺合させ、主軸３の前端がフランジ部３７ｅに当接するまで締め付ける。
以上により、主軸連結ナット３７を介して主軸３とガイドスリーブ１２とが連結され、ガイドブッシュ支持台１に対する主軸３の進退移動が規制される。また、主軸連結ナット３７を介して、ガイドスリーブ１２と主軸３の相互間で、回転の伝達が可能になる。この実施形態では、連結ナット３７が、主軸３をガイドブッシュ支持台１の所定位置で位置決めして固定する主軸固定手段を構成する。
この後、図５（ｂ）に示すように、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤用に形成されたコレットスリーブ３４′を準備し、このコレットスリーブ３４′の前端にコレットチャック３２を挿入して、ガイドスリーブ１２の前端から主軸３の貫通孔３ａに挿入する。
【００３０】
さらに、図５（ｃ）に示すように、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤用に形成されたキャップナット３３′をガイドスリーブ１２の前端の螺子部に螺着して、コレットスリーブ３４′及びコレットチャック３２が主軸３の前端から脱出しないように規制する。このとき、コレットスリーブ３４′の後端はドローバ３５の先端に当接しているので、ドローバ３５の進退移動によってコレットチャック３２を開閉させることができる。この実施形態では、コレットスリーブ３４′が、棒材を把持させる際にコレットチャック３２の位置決めを行うチャック位置決め部材を構成する。
さらに、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤用に形成されたカバー４５′をボルト４６で軸受ホルダ１４の前端に取り付ける。
以上で、切り替えが終了する。これにより、ガイドブッシュ４が取り付けられていたガイドスリーブ１２の前端に、棒材を把持させるためのチャック機構が組み付けられる。そして、棒材の加工を行う際には、ガイドスリーブ１２が主軸としての役割を果たすことになる。
【００３１】
図６は、上記手順により切り替えを行った後の自動旋盤の主要部を示す断面図である。
図６に示すように、切り替え後のガイドブッシュ支持台１は、刃物台基台５１との連結が解除されて、スライドガイド２に案内されながら軸線Ｃと同方向に進退移動できるようになる。また、ガイドブッシュ支持台１は、主軸連結ナット３７により、ガイドスリーブ１２を介して主軸３及び主軸台６と連結されるので、主軸３を進退移動させる主軸移動部７により、ガイドブッシュ支持台１と主軸台６及び主軸３とが一体になって、軸線Ｃと同方向に進退移動することになる。すなわち、切り替え後には、ガイドブッシュ支持台１と主軸台６とで、移動可能な主軸台が形成されるわけである。
そして、主軸３の前端から所定長さ突出させた状態で棒材をコレットチャック３２で把持させ、工具Ｔに対して主軸３をガイドブッシュ支持台１及び主軸台６とともにＺ方向（軸線Ｃと同方向）に送りながら、棒材の加工を行う。
前記したように、棒材の加工を行う際には、ガイドスリーブ１２が主軸としての役割を果たすので、棒材の加工を行う際に主軸先端の剛性を高い状態で維持され、棒材を高精度で加工することができる。
【００３２】
図７〜図９は、本発明の他の実施形態にかかり、図７（ａ）は切り替え前におけるガイドブッシュ支持台の後端部分及び主軸台の前端部分を拡大した断面図図７（ｂ）は、図７（ａ）の要部をさらに拡大した断面図、図８は主軸後端を支持する軸受部分を拡大した断面図、図９は、切り替え後におけるガイドブッシュ支持台と主軸台との連結部分を拡大した断面図である。
先に説明した実施形態では、主軸連結ナット３７によって主軸台６とガイドブッシュ支持台１とを連結しているが、この実施形態では、主軸連結ナット３７の他にさらに別の連結手段（連結部材６９）を用いて、ガイドブッシュ支持台１と主軸台６とを連結するようにしている。このように、他の連結手段を用いることで、ガイドブッシュ４を使用しないで棒材の加工を行う場合において、主軸３をガイドブッシュ支持台１及び主軸台６とともに移動させる際に、主軸３に作用する負荷を軽減させることができる。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、軸受６６を保持する軸受ホルダ６５は、ボルト８０によって主軸台６から脱落しないように、かつ、主軸台６に対して回転しないように、主軸台６の前端面に少なくとも一本のボルト８０で取り付けられている。
図７（ｂ）に示すように、ボルト８０には、ワッシャ８１とスリーブ８２とが嵌装されている。このボルト８０とワッシャ８１及びスリーブ８２は、軸受ホルダ６５のフランジ部分に形成されたボルト孔６５ｂに挿入され、ボルト孔６５ｂの底部に形成された貫通孔６５ｃを挿通して、主軸台６の前端面の螺子孔に螺入される。スリーブ８２の長さ（軸線Ｃ方向の長さ）は、ボルト孔６５ｂの底部の肉厚よりも大きく形成されているので、ボルト８０を締め付けると、軸受ホルダ６５のフランジ部分と主軸台６の前端面との間及びワッシャ８１とボルト孔６５ｂの底部との間に若干量の隙間Ｓ１が形成される。
なお、ワッシャ８１及びスリーブ８２を用いる代わりに、螺旋部が形成された部分よりも軸部の径を大きくした段付ボルトを用いてもよい。
隙間Ｓ１の寸法は、主軸台６の前端部分における主軸３の熱膨張量の最大値よりも大きくするとよい。この実施形態では、この隙間Ｓ１が、主軸３の熱膨張による寸法変化を吸収する熱膨張吸収部を構成する。また、この実施形態では、ボルト８０及びスリーブ８２が、軸受ホルダ６５と主軸台６との間に隙間を形成し、かつ、軸受ホルダ６５が主軸台に対して回転しないようにする取付部材を構成する。
【００３４】
さらに、図７（ａ）に示すように、軸受ホルダ６５の周囲には、二つ割若しくは三つ割の軸受固定部材６７が環状に配置され、軸受ホルダ６５と係合させた状態で、ボルト６７ａにより主軸台６の前端面に取り付けられる。また、軸受ホルダ６５と軸受固定部材６７とは、複数本のボルト６７ｂで連結される。これにより、軸受ホルダ６５が軸受固定部材６７を介して主軸台６に固定される。
主軸３と軸受ホルダ６５とは、先に説明したように互いに移動しないように規制されているので、軸受固定部材６７を介して軸受ホルダ６５が主軸台６に固定されることで、主軸台６に対する主軸３の進退移動も規制される。すなわち、この実施形態では、軸受ホルダ６５が、主軸３と係合して主軸台６に対する主軸３の進退移動を規制する規制手段の係合部材を構成する。
なお、図７において符号６８は軸受６６の外輪を前端側から押さえる軸受押さえで、ボルト６８ａによって軸受ホルダ６５に取り付けられる。
主軸３の後端を支持する軸受６２は、図８に示すように、先に説明したナット６３と主軸３の段部３９とで内輪６２ａが前後から挟持されていて、主軸３に対して前後に移動しないように規制されている。一方、軸受ホルダ６４の前端には、径方向内側に張り出す突起６４ａが形成され、軸受ホルダ６４の後端にはリング状の押さえ部材６４ｂが取り付けられている。また、外輪６２ｂの前端と突起６４ａとの間及び外輪６２ｂの後端と押さえ部材６４ｂとの間には、主軸３の熱膨張を吸収するための隙間Ｓ２，Ｓ３が形成されている。軸受６２は、主軸３とともに、軸受ホルダ６４に対して、隙間Ｓ２，Ｓ３分だけ前後に移動が可能である。この隙間Ｓ２，Ｓ３の寸法は、先に説明した隙間Ｓ１と同様に、モータ８，１１のロータ８ａ，１１ａの加熱に起因する主軸３の熱膨張量よりも大きくするとよい。
【００３５】
ガイドブッシュ４を取り外した後には、図９に示すように、ガイドブッシュ支持台１と主軸台６とを、連結部材６９によって連結する。連結部材６９によるガイドブッシュ支持台１と主軸台６との連結の手順は、以下のとおりである。
先の実施形態において説明した、主軸３とガイドブッシュ支持台１とを主軸連結ナット３７で連結する手順に先立ち、主軸台６をガイドブッシュ支持台１から後退させて、主軸台６とガイドブッシュ支持台１との間に十分な空間を確保する。そして、ボルト６７ａ，６７ｂを取り外して、軸受ホルダ６５を主軸台６に固定している軸受固定部材６７を、主軸台６の前端面から取り外す。この後、主軸台６の前端面の軸線Ｃを中心とする円周上に、複数の連結部材６９を配置して、ボルト６９ａを、ガイドブッシュ支持台１の前端面から後端面まで貫通するボルト孔１ａに挿入し、ガイドブッシュ支持台１及び連結部材６９を
挿通させて、主軸台６の前端面に形成された螺子孔にボルト６９ａを螺入させる。そして、ボルト６９ａを締め付け、ガイドブッシュ支持台１と主軸台６とを互いに接近する方向に移動させながら、連結部材６９により連結する。
【００３６】
この場合、軸受固定部材６７を主軸台６から取り外すと、主軸台３に対する軸線Ｃ方向の軸受ホルダ６５の固定が解除されるが、主軸３は、ガイドブッシュ支持台１に進退移動しないように取り付けられるため、連結部材６９で主軸台６とガイドブッシュ支持台１とを連結した後は、軸受固定部材６７を取り外しても主軸３及び軸受ホルダ６５が主軸台６に対して自由に進退移動するということはない。主軸３がモータ１１のロータ１１ａの熱によって膨張すると、この熱膨張にともなって、軸受ホルダ６５が隙間Ｓの範囲内で移動し、主軸３の熱膨張を吸収する。
この実施形態においては、切り替えの際に、作業者は軸受ホルダ６５を主軸台６の前端面に取り付けているボルト８０を取り外したり緩めたりする必要が一切なく、熟練した作業者や、自動旋盤を製作・販売したメーカー等の担当者でなくても、簡単かつ迅速に切り替え作業を行うことができるという利点がある。また、ボルト８０によって、軸受ホルダ６５が主軸台６から離脱することがなく、軸受ホルダ６５が主軸台６から離脱することによる主軸３が芯ずれを回避し、かつ、作業者の安全も確保することができる。
【００３７】
ガイドブッシュ４をガイドスリーブ１２の前端から取り外して、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤に切り替える場合は、取付部材６７を主軸台６に取り付けているボルト６７ａ及び取付部材６７と軸受ホルダ６５を連結しているボルト６７ｂを取り外して、取付部材６７を主軸台６の前端面から取り外す。この後、先の実施形態で説明したように、連結部材６９を用いてガイドブッシュ支持台１と主軸台６とを連結する。さらに、複数の連結部材６９でガイドブッシュ支持台１の後端と主軸台６の前端とを連結する。
棒材の加工中に、モータ８，１１のロータ８ａ，１１ａの熱により主軸３が軸線Ｃ方向に熱膨張しても、連結部材６９によりガイドブッシュ支持台１と主軸台６とが強固に連結されているため、その間隙が変化することはない。主軸３の熱膨張による寸法の変化は、軸受ホルダ６５と主軸台６の前端面との間の隙間Ｓ１及び軸受６６と軸受ホルダ６５との間の隙間Ｓ２，Ｓ３によって吸収されることになる。すなわち、この実施形態では、これら隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が主軸３の熱膨張による寸法の変化を吸収する熱膨張吸収部を構成する。
【００３８】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、切り替え後に主軸台６がガイドブッシュ支持台１とともに移動する主軸移動型の自動旋盤を例に挙げて説明したが、Ｚ方向に移動可能な刃物台を有する場合は、主軸台６及びガイドブッシュ支持台１をベッド上に固定した主軸固定型の自動旋盤でも本発明の適用が可能である。この場合は、切り替えを行う際にガイドブッシュ支持台１と刃物台基台５１とを連結しているボルト１５を取り外すことなく、主軸移動部７の駆動系を自動旋盤の制御系から切り離すとよい。
【００３９】
また、刃物台基台５１とガイドブッシュ支持台１の前端面との間に、所定幅のスペーサを介在させ、例えば、ガイドブッシュ４を取り付けたときにこのスペーサをガイドブッシュ支持台１から取り外すようにすることで、切り替え前後でガイドブッシュ４又は主軸３の前端の位置を調整できるようにすることも可能である。
さらに、上記の説明では、ガイドブッシュ４を備えない自動旋盤用に形成されたコレットスリーブ３４′及びコレットチャック３２を、主軸台６とガイドブッシュ支持台１との連結後にガイドスリーブ１２の前端から挿入して主軸３に取り付けている（図５（ｂ）参照）が、図４（ｃ）で示した工程の直後に、主軸３の前端からコレットスリーブ３４′及びコレットチャック３２を挿入してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、主軸移動型の自動旋盤、主軸固定型の自動旋盤に適用が可能で、棒材の送り、停止、工具の割り出し、位置決め、工具による棒材の加工、加工された製品の突っ切りをプログラムに従って行う数値制御自動旋盤にも適用が可能である。
また、自動旋盤の後方に配置された棒材供給装置から長尺の棒材の供給を行うタイプの自動旋盤に限らず、ロボットハンド等によって主軸前端のコレットに比較的短尺の棒状の材料を供給するタイプの自動旋盤にも適用が可能である。
さらに、本発明は、ガイドブッシュ支持台の内部にモータを組み込んだビルトイン型の自動旋盤に限らず、ガイドブッシュ支持台の外側にモータを設け、このモータの駆動力を、ベルト・プーリ等の駆動力伝達機構によって主軸に伝達するタイプの自動旋盤にも適用が可能である。

Claims (10)

1. 回転駆動自在に支持された主軸と、
   前記主軸の先端側に設けられたガイドブッシュ支持台と、
   このガイドブッシュ支持台に着脱可能に取り付けられるガイドブッシュとを有する自動旋盤において、
   前記ガイドブッシュが取り外された前記ガイドブッシュ支持台に、前記主軸の先端を回転自在に取り付けて支持させるとともに主軸軸線方向に移動しないように固定する主軸固定手段を有し、
   前記ガイドブッシュ支持台に前記ガイドブッシュを取り付けた状態で、前記ガイドブッシュにより前記材料を案内しつつ行う加工と、前記ガイドブッシュ支持台から前記ガイドブッシュを取り外した状態で、前記主軸の先端側をガイドブッシュ支持台に支持させて行う加工とを切り替えること、
   を特徴とする自動旋盤。
2. 前記ガイドブッシュ支持台の進退移動を案内するガイドと、前記ガイドブッシュ支持台を所定位置に位置決めして固定する支持台固定手段とを有し、前記支持台固定手段による前記ガイドブッシュ支持台の固定を解除したときに、前記ガイドブッシュ支持台が前記ガイドに沿って移動可能とし、前記ガイドブッシュを取り外した状態で、前記主軸を回転自在に支持する進退移動自在な主軸台と前記ガイドブッシュ支持台とを一体に進退移動させながら、前記主軸の先端に把持させた材料の加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動旋盤。
3. 前記支持台固定手段が、前記ベッド上に位置決めして固定された位置決め部材と、この位置決め部材と前記ガイドブッシュ支持台とを連結するボルトとを有することを特徴とする請求項２に記載の自動旋盤。
4. 前記位置決め部材と前記ガイドブッシュ支持台との間に所定幅のスペーサを介在させ、前記ガイドブッシュを取り付けたとき又は前記ガイドブッシュを取り外したときに、前記ガイドブッシュ又は前記主軸先端の位置を調整可能としたことを特徴とする請求項３に記載の自動旋盤。
5. 前記位置決め部材が、前記主軸の先端に把持された前記材料を加工する工具を装着した刃物台を支持する刃物台を支持する刃物台基台であることを特徴とする請求項３又は４に記載の自動旋盤。
6. 前記ガイドブッシュ支持台に設けられ、前記ガイドブッシュを回転させるガイドブッシュ駆動手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自動旋盤。
7. 前記ガイドブッシュ支持台に設けられ前記主軸の先端側を回転自在に支持する支持部材と前記主軸との間に前記支持部材の回転を前記主軸に伝達する回転伝達手段を設け、前記ガイドブッシュを取り外した際に、前記主軸と前記支持部材とが一体になって回転するように構成したことを特徴とする請求項６に記載の自動旋盤。
8. 前記制御手段が、前記ガイドブッシュを使用しないで前記材料の加工を行う際に、切削条件に応じて、前記主軸を回転させる主軸駆動手段及び前記ガイドブッシュ駆動手段の両方の駆動を制御して、前記主軸駆動手段及び前記ガイドブッシュ駆動手段を主軸駆動用に利用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の自動旋盤。
9. 前記ガイドブッシュを取り外した際に、前記主軸から前記主軸チャックとこの主軸チャックを開閉させるカム部材とを取り外して、前記主軸チャック及び前記カム部材を前記ガイドブッシュ支持台に設けられ前記主軸の先端側を回転自在に支持する支持部材の先端内側に位置させるとともに、前記支持部材に、前記材料を把持させる際の前記主軸チャックの位置決めを行うチャック位置決め部材を取り付けて、加工の際に前記材料を把持する主軸のチャック機構と同様の機構を前記支持部材に組み込んだことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自動旋盤。
10. 前記ガイドブッシュを前記ガイドブッシュ支持台から取り外したときに、前記主軸を回転自在に支持する進退移動自在な主軸台と前記ガイドブッシュ支持台とを連結する連結手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の自動旋盤。

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